(57)【要約】  光学式測定装置と方法が開示される。位置測定装置は、光学式検出ユニットと基板キャリアの移動中に光学式検出モジュール（５）と基板キャリア（６）の傾斜を測定ための装置を備える。計算と補正は、傾斜データに従って、光学式検出モジュール（５）と基板キャリア（６）の変位及びそれらの位置の座標に関連してなし得る。基板のある点を測定している間、その点に関連する測定データは、装置と方法を用いて収集され、もって、測定精度が向上し、大型基板（９）の測定に際して大きな誤差が発生するのを防ぐことができる。【選択図】図１
2019529930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式測定装置であって、
基板を搬送するように構成された基板キャリアと、
光学式検出プラットフォームフレームであって、前記光学式検出プラットフォームフレームに沿ってスライド可能な光学式検出スライダを前記基板キャリアの上方で支持するように構成された光学式検出プラットフォームフレームと、
前記基板キャリアの上方に位置して前記光学式検出スライダに取り付けられ、前記光学式検出スライダと共に前記光学式検出プラットフォームフレームに沿って移動可能とされ、マーク位置測定モジュールを備える光学式検出ユニットと、
前記基板キャリアの位置を測定するように構成された基板キャリア位置測定モジュールと、
前記光学式検出ユニットの位置を測定するように構成された光学式検出ユニット位置測定モジュールと、
前記基板キャリアの前記位置及び前記光学式検出ユニットの前記位置に基づいて、前記基板キャリア及び前記光学式検出ユニットの移動によって引き起こされるマーク位置の測定値のズレを取得するように構成され、更に、前記マーク位置の測定値の前記ズレに基づいて前記マーク位置測定モジュールによって測定された前記マーク位置を補正するように構成された補正モジュールと、
を含む、
光学式測定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光学式測定装置であって、
前記基板キャリア位置測定モジュールは、基板キャリアＹ方向測定部と基板キャリアＸ方向測定部とを備え、前記基板キャリアＹ方向測定部は、前記基板キャリアのＹ方向における変位を測定するように構成され、前記基板キャリアＸ方向測定部は、前記基板キャリアのＹ方向移動中の前記基板キャリアのＸ方向におけるオフセットを測定するように構成される、
光学式測定装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光学式測定装置であって、
前記光学式検出ユニット位置測定モジュールは、光学式検出ユニットＸ方向測定部と、光学式検出スライダＸ方向測定部と、光学式検出ユニットＹ方向測定部と、を備え、前記光学式検出ユニットＸ方向測定部は、前記光学式検出ユニットのＸ方向における変位を測定するように構成され、前記光学式検出スライダＸ方向測定部は、前記光学式検出スライダのＸ方向における変位を測定するように構成され、前記光学式検出ユニットＹ方向測定部は、前記光学式検出ユニットのＸ方向移動中の、前記光学式検出プラットフォームフレームに対する前記光学式検出ユニットのＹ方向におけるオフセットを測定するように構成される、
光学式測定装置。
【請求項４】
請求項２に記載の光学式測定装置であって、
前記基板キャリアＹ方向測定部及び前記基板キャリアＸ方向測定部は、両方とも干渉計である、
光学式測定装置。
【請求項５】
請求項３に記載の光学式測定装置であって、
前記光学式検出ユニットＸ方向測定部と前記光学式検出スライダＸ方向測定部が共に干渉計であり、前記光学式検出ユニットＹ方向測定部がレーザ変位計である、
光学式測定装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光学式測定装置であって、
前記光学式検出ユニットは、前記光学式検出ユニットから前記基板の上面までの距離を測定し調整するための高さ調整モジュールを更に備える、
光学式測定装置。
【請求項７】
請求項１に記載の光学式測定装置であって、
前記基板キャリアに較正マークを有する基準板が更に設けられ、前記基準板は前記基板キャリアの前記位置及び前記光学式検出ユニットの前記位置を補正するように構成される、
光学式測定装置。
【請求項８】
請求項７に記載の光学式測定装置であって、
較正マークを有する前記基準板は、横向き基準板と、前記横向き基準板に垂直な縦向き基準板と、を含み、前記横向き基準板は、前記基板キャリアのＸ方向に沿って配置され、前記光学式検出ユニットがＸ方向に沿って移動するときに生じる前記基板の前記光学式検出ユニットからのＹ方向における位置ズレを較正するのに用いられ、前記縦向き基準板は、前記基板キャリアのＹ方向に沿って配置され、前記基板キャリアがＹ方向に沿って移動するときに生じる前記基板の前記光学式検出ユニットからのＸ方向における位置ズレを較正するのに用いられる、
光学式測定装置。
【請求項９】
請求項１に記載の光学式測定装置であって、
前記基板キャリア及び前記光学式検出プラットフォームフレームが載置される支持台を更に備える、
光学式測定装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の光学式測定装置であって、
前記支持台は、下から上にかけて振動ダンパ及び大理石製プラットフォームを含む、
光学式測定装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の光学式測定装置であって、
前記光学式検出ユニットは、更に、露光を経て前記基板に形成されたパターンの線幅、オーバーレイズレ、マーク位置ズレ、及び／又は、フォトレジスト厚を検出するのに用いられる、
光学式測定装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の光学式測定装置を用いた測定方法であって、
光学式検出スライダが光学式検出プラットフォームフレームに沿って移動する方向をX方向と定義し、水平面内においてX方向と垂直な方向をY方向と定義し、鉛直方向をZ方向と定義することにより、X,Y,Z方向から成る三次元座標系が設定されており、
検出マークを有する基板を用意して基板キャリアに載置すること、
検出マークｉがマーク位置測定モジュールの下に位置するように前記基板キャリアを制御してＹ方向に沿って移動させると共に光学式検出ユニットを制御してＸ方向に沿って移動させ、前記マーク位置測定モジュールは、前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ(dxi_align, dyi_align)を測定すること、
基板キャリアＹ方向測定部により、前記基板キャリアのＹ方向における変位Yi、前記基板キャリアのＺＹ平面内における回転量Rzy_wsi、及び、前記基板のＸ軸周りの傾きRx_wsiを測定し、基板キャリアＸ方向測定部により、前記基板キャリアが位置Yiに移動したときの前記基板キャリアのＸ方向におけるオフセットX_wsiを測定し、そして、前記基板キャリアが前記位置Yiに移動したときに引き起こされるアライメントズレ(dxi_align1, dyi_align1)であって、前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxi_align1, dyi_align1)を、前記基板キャリアが前記位置Yiに移動したときの前記基板キャリアのＸ方向における前記オフセットX_wsi、ＺＹ平面内における前記基板キャリアの回転量Rzy_wsi、及び、前記基板のＸ軸周りの傾きRx_wsiに従って算出すること、
光学式検出ユニットＸ方向測定部によって前記光学式検出ユニットのＸ方向における変位Xiを測定し、光学式検出スライダＸ方向測定部によって前記光学式検出スライダのＸ方向における変位X’iと前記光学式検出スライダのＺＸ平面内における回転量Rzx_omiを測定し、光学式検出ユニットＹ方向測定部によって前記光学式検出ユニットが位置Xiに移動したときの前記光学式検出プラットフォームフレームに対する前記光学式検出ユニットのY方向におけるオフセットY_omi、及び、前記光学式検出ユニットのX軸周りの傾きRx_omiを測定し、前記光学式検出ユニットのＸ方向の前記変位Xiと前記光学式検出スライダのＸ方向の前記変位X’iに従って、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiに移動したときの前記光学式検出ユニットのＹ軸周りの傾きRy_omiを算出し、その後、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxi_align2, dyi_align2)を、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiに移動したときの前記光学式検出ユニットのＺＸ平面内における回転量Rzx_omiと、Ｙ軸周りの傾きRy_omiと、前記光学式検出プラットフォームフレームに対する前記光学式検出ユニットのY方向におけるオフセットY_omiと、X軸周りの傾きRx_omiと、に従って算出すること、
前記基板キャリアが前記位置Yiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxi_align1, dyi_align1)と、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ (dxi_align2, dyi_align2)と、に従って、前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxi_align, dyi_align)を補正すること、
を含む、
測定方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の光学式測定方法であって、
前記基板キャリアが前記位置Yiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxi_align1, dyi_align1)は、以下の式によって算出される、
光学式測定方法。
2019529930.tif 000021
2019529930.tif 000022
ここで、A_wsは、前記基板キャリアＸ方向測定部によって前記基板キャリアに投影された測定点の中心の、前記基板キャリアの回転中心からのY方向におけるズレであり、
B_wsは、前記基板キャリアＹ方向測定部によって前記基板キャリアに投影された測定点の中心の、前記基板キャリアの前記回転中心からのＸ方向におけるズレであり、そして、
H_wsは、前記基板キャリアＹ方向測定部によって前記基板キャリアに投影された測定点の中心から、前記マーク位置測定モジュールの最適焦点面までのZ方向における距離である。
【請求項１４】
請求項１３に記載の光学式測定方法であって、
前記光学式検出ユニットが前記位置Xiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ (dxi_align2, dyi_align2)は、以下の式に従って算出される、
光学式測定方法。
2019529930.tif 000023
2019529930.tif 000024
ここで、A_omは、前記光学式検出ユニットＸ方向測定部により前記光学式検出ユニットに投影された測定点の中心の、前記光学式検出ユニットの回転中心からのY方向におけるズレであり、
B_omは、前記光学式検出ユニットＹ方向測定部によって前記光学式検出ユニットに投影された測定点の中心の、前記光学式検出ユニットの前記回転中心からのX方向におけるズレであり、
H_omは、前記光学式検出ユニットＸ方向測定部によって前記光学式検出ユニットに投影された前記測定点の前記中心の、前記マーク位置測定モジュールの前記最適焦点面までのZ方向における距離であり、そして、
H'_omは、前記光学式検出スライダＸ方向測定部によって前記光学式検出スライダに投影された測定点の中心の、前記マーク位置測定モジュールの前記最適焦点面までのZ方向における距離である。
【請求項１５】
請求項１２に記載の光学式測定方法であって、
前記基板キャリアの位置と前記光学式検出ユニットの位置を較正することを更に含み、較正することは、具体的には、
前記基板キャリアの基準板の較正マークｊが前記マーク位置測定モジュールの下に位置するように前記基板キャリアを制御してＹ方向に沿って移動させると共に前記光学式検出ユニットを制御してＸ方向に沿って移動させ、前記マーク位置測定モジュールによって前記較正マークｊの位置を測定し、前記マーク位置測定モジュールの前記中心からの前記較正マークｊのアライメントズレ(dxj_align, dyj_align)を計算することにより、前記基板キャリアの前記基準板の前記較正マークを測定すること、
前記基板キャリアＹ方向測定部により、前記基板キャリアのＹ方向における変位Yj、前記基板キャリアのＺＹ平面内における回転量Rzy_wsj、及び、前記基板キャリアのＸ軸周りの傾きRx_wsjを測定し、前記基板キャリアＸ方向測定部により、前記基板キャリアが位置Yjに移動したときの前記基板キャリアのX方向におけるオフセットX_wsjを測定し、次に、前記基板キャリアが前記位置Yjに移動したときの前記基板キャリアのX方向におけるオフセットX_wsjと、前記基板キャリアのＺＹ平面内における前記回転量Rzy_wsjと、前記基板キャリアのＸ軸周りの前記傾きRx_wsjと、に従って、前記基板キャリアが前記位置Yjに移動したときに引き起こされるアライメントズレ(dxj_align1, dyj_align1)であって、前記較正マークｊの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxj_align1, dyj_align1)を算出すること、
前記光学式検出ユニットＸ方向測定部により、前記光学式検出ユニットのX方向における変位Xjを測定し、前記光学式検出スライダＸ方向測定部により、前記光学式検出スライダのＸ方向における変位Ｘ'ｊと、前記光学式検出スライダのＺＸ平面内における回転量Rzx_omjを測定し、前記光学式検出ユニットＹ方向測定部により、前記光学式検出ユニットが前記位置Xjに移動したときの前記光学式検出プラットフォームフレームに対する前記光学式検出ユニットのY方向におけるオフセットY_omjと、前記光学式検出ユニットのX軸周りの傾きRx_omjを測定し、前記光学式検出ユニットのX方向における変位Xjと前記光学式検出スライダのＸ方向における変位Ｘ'ｊに従って、前記光学式検出ユニットが前記位置Ｘｊに移動したときの前記光学式検出ユニットのＹ軸周りの傾きRy_omjを算出し、その後、前記光学式検出ユニットが前記位置Ｘｊに移動したときの前記光学式検出ユニットのＺＸ平面内における前記回転量Rzx_omjとＹ軸周りの前記傾きRy_omjと、前記光学式検出プラットフォームフレームに対する前記光学式検出ユニットのY方向における前記オフセットY_omjと、X軸周りの前記傾きRx_omjと、に従って、前記光学式検出ユニットが前記位置Xjに移動したときに引き起こされるアライメントズレ(dxj_align2, dyj_align2)であって、前記較正マークｊの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxj_align2, dyj_align2)を算出すること、
前記基板キャリアが前記位置Yjに移動したときに引き起こされる前記較正マークｊの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxj_align1, dyj_align1)と、前記光学式検出ユニットが前記位置Xjに移動したときに引き起こされる前記較正マークｊの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxj_align2, dyj_align2)と、に従って、前記較正マークｊの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxj_align, dyj_align)を補正すること、
上記の工程を繰り返すことにより、すべての前記較正マークの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からの補正されたアライメントズレ(dxj_align, dyj_align)（ただし、j=1, 2, …n）を取得すること、
すべての前記較正マークの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からの補正されたアライメントズレ(dxj_align, dyj_align)（ただし、j=1, 2, …n）を処理することで、前記基板キャリアが前記位置Yiにあるときの前記基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔXiと、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiにあるときの前記基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔYiと、を取得すること、
最後に、前記基板キャリアが前記位置Yiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxi_align1, dyi_align1)を、前記基板キャリアが前記位置Yiにあるときの前記基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔXiを用いて補償し、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ (dxi_align2, dyi_align2)を、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiにあるときの前記基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔYiを用いて補償すること、
を含む、
光学式測定方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光学式測定方法であって、
前記基板キャリアが前記位置Yiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxi_align1, dyi_align1)は、前記基板キャリアが前記位置Yiにあるときの前記基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔXiを用いて以下の式に従って補償される、光学式測定方法。
2019529930.tif 000025
2019529930.tif 000026
ここで、A_wsは、前記基板キャリアＸ方向測定部によって前記基板キャリアに投影された測定点の中心の、前記基板キャリアの回転中心からのY方向におけるズレであり、
B_wsは、前記基板キャリアＹ方向測定部によって前記基板キャリアに投影された測定点の中心の、前記基板キャリアの前記回転中心からのＸ方向におけるズレであり、そして、
H_wsは、前記基板キャリアＹ方向測定部によって前記基板キャリアに投影された前記測定点の前記中心から、前記マーク位置測定モジュールの最適焦点面までのZ方向における距離である。
【請求項１７】
請求項１５に記載の光学式測定方法であって、
前記光学式検出ユニットが前記位置Xiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ (dxi_align2, dyi_align2)は、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiにあるときの前記基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔYiを用いて以下の式に従って補償される、光学式測定方法。
2019529930.tif 000027
2019529930.tif 000028
ここで、A_omは、前記光学式検出ユニットＸ方向測定部により前記光学式検出ユニットに投影された測定点の中心の、前記光学式検出ユニットの回転中心からのY方向におけるズレであり、
B_omは、前記光学式検出ユニットＹ方向測定部によって前記光学式検出ユニットに投影された測定点の中心の、前記光学式検出ユニットの前記回転中心からのX方向におけるズレであり、
H_omは、前記光学式検出ユニットＸ方向測定部によって前記光学式検出ユニットに投影された前記測定点の前記中心の、前記マーク位置測定モジュールの前記最適焦点面までのZ方向における距離であり、そして、
H'_omは、前記光学式検出スライダＸ方向測定部によって前記光学式検出スライダに投影された測定点の中心の、前記マーク位置測定モジュールの前記最適焦点面までのZ方向における距離である。
【請求項１８】
請求項１５に記載の光学式測定方法であって、
前記Ｙ方向と平行なＹ方向基準板が前記基板キャリアに配置されて、前記基板キャリアが前記位置Yiにあるときの前記Ｙ方向基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔXiを測定するのに用いられ、前記Ｘ方向に平行なＸ方向基準板が前記基板キャリアに配置されて、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiにあるときの前記X方向基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔYiを測定するのに用いられる、
光学式測定方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の光学式測定方法であって、
すべての前記較正マークの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からの補正されたアライメントズレ(dxj_align, dyj_align)（ただし、j=1, 2, …n）が線形補間法を用いて処理されることにより、前記基板キャリアが前記位置Yiにあるときの前記基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔXiと、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiにあるときの前記基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔYiと、を取得する、
光学式測定方法。
【請求項２０】
請求項１２に記載の光学式測定方法であって、
前記マーク位置測定モジュールによって検出マークを検出することは、更に、前記マーク位置測定モジュールから前記検出マークまでの現在の高さ値Z1を測定すること、
前記高さ値Z1と、前記マーク位置測定モジュールの最適焦点面の高さ値Z2と、の間の高さ差ｄZをdZ=Z1-Z2のように算出すること、そして、
前記検出マークが前記マーク位置測定モジュールの前記最適焦点面に位置するように前記マーク位置測定モジュールを制御して距離ｄZだけ垂直に移動させること、
を含む、
光学式測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体の分野に関し、特に、光学式測定装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の製造中、通常、完成したチップは、製造が完了する前に何度もフォトリソグラフィおよび露光を受ける必要がある。フォトリソグラフィは、露光および現像によってフォトレジスト被覆基板上に線を形成するプロセスである。フォトリソグラフィが施された基板に対してさらにフォトリソグラフィを施す工程をオーバーレイと呼ぶ。フォトリソグラフィにおいて、フォトリソグラフィの精度に影響を与える要因には、主に、基板とマスクとの間の位置ズレ、フォトリソグラフィによって形成される線の線幅、フォトレジストの厚さ、およびオーバーレイズレが含まれる。
【０００３】
現在市販されている光学式測定装置には、膜厚、位置、オーバーレイズレの測定を統合したものがある。例えば、中国特許公開番号ＣＮ１０４４１２０６２Ａ（出願番号ＣＮ２０１３８００３５８５３．２、および公開日２０１５年３月１１日）は、膜厚測定装置を提供する。膜厚測定装置は、ガントリーを搭載した基板キャリアに測定対象たる基板が載置され、膜厚測定器がスライダに搭載されてガントリー上を移動することで、基板上の膜厚を測定する。装置は、更に、位置およびオーバーレイズレを測定するためのユニットである位置調整ユニットを含む。現在、位置およびオーバーレイズレを測定するためのユニットはブリッジ状またはガントリー構造である。測定干渉計は、測定制御用ユニットの各移動方向に配置され、非移動方向には測定干渉計が配置されていない。位置補正は測定範囲全体をカバーする大きなマスクを使用して実行される。
【０００４】
測定精度を確保するために、現在市販されている標準ズレ測定装置はいズレも定期較正用の大型マスクを使用しているが、これには以下の欠点がある。第１に、メンテナンスが不便である。装置メーカーはキャリブレーションを行い、手動でマスクを取り付ける必要がある。第二に、フラットパネル内の基板が大型化するにつれて、対応するマスクも大型化する必要があり、その結果使用上の制限が生じる。第３に、サイズが大きくなると、装置の可動範囲が広がり、装置のサイズが大きくなり、必然的に誤差がより明白になり、誤差値が大きくなり、測定に影響が出る。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、測定中の機器の傾きを誤差とみなして測定精度を向上させ、上記課題を解決する光測定装置および方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために、本発明は、光学式測定装置であって、基板を搬送するように構成された基板キャリアと、光学式検出プラットフォームフレームであって、前記光学式検出プラットフォームフレームに沿ってスライド可能な光学式検出スライダを前記基板キャリアの上方で支持するように構成された光学式検出プラットフォームフレームと、前記基板キャリアの上方に位置して前記光学式検出スライダに取り付けられ、前記光学式検出スライダと共に前記光学式検出プラットフォームフレームに沿って移動可能とされ、マーク位置測定モジュールを備える光学式検出ユニットと、前記基板キャリアの位置を測定するように構成された基板キャリア位置測定モジュールと、前記光学式検出ユニットの位置を測定するように構成された光学式検出ユニット位置測定モジュールと、前記基板キャリアの前記位置及び前記光学式検出ユニットの前記位置に基づいて、前記基板キャリア及び前記光学式検出ユニットの移動によって引き起こされるマーク位置の測定値のズレを取得するように構成され、更に、前記マーク位置の測定値の前記ズレに基づいて前記マーク位置測定モジュールによって測定された前記マーク位置を補正するように構成された補正モジュールと、を含む、光学式測定装置を提供する。
好ましくは、前記基板キャリア位置測定モジュールは、基板キャリアＹ方向測定部と基板キャリアＸ方向測定部とを備え、前記基板キャリアＹ方向測定部は、前記基板キャリアのＹ方向における変位を測定するように構成され、前記基板キャリアＸ方向測定部は、前記基板キャリアのＹ方向移動中の前記基板キャリアのＸ方向におけるオフセットを測定するように構成される。
好ましくは、前記光学式検出ユニット位置測定モジュールは、光学式検出ユニットＸ方向測定部と、光学式検出スライダＸ方向測定部と、光学式検出ユニットＹ方向測定部と、を備え、前記光学式検出ユニットＸ方向測定部は、前記光学式検出ユニットのＸ方向における変位を測定するように構成され、前記光学式検出スライダＸ方向測定部は、前記光学式検出スライダのＸ方向における変位を測定するように構成され、前記光学式検出ユニットＹ方向測定部は、前記光学式検出ユニットのＸ方向移動中の、前記光学式検出プラットフォームフレームに対する前記光学式検出ユニットのＹ方向におけるオフセットを測定するように構成される。
好ましくは、前記基板キャリアＹ方向測定部及び前記基板キャリアＸ方向測定部は、両方とも干渉計である。
好ましくは、前記光学式検出ユニットＸ方向測定部と前記光学式検出スライダＸ方向測定部が共に干渉計であり、前記光学式検出ユニットＹ方向測定部がレーザ変位計である。
好ましくは、前記光学式検出ユニットは、前記光学式検出ユニットから前記基板の上面までの距離を測定し調整するための高さ調整モジュールを更に備える。
好ましくは、前記基板キャリアに較正マークを有する基準板が更に設けられ、前記基準板は前記基板キャリアの前記位置及び前記光学式検出ユニットの前記位置を補正するように構成される。
好ましくは、較正マークを有する前記基準板は、横向き基準板と、前記横向き基準板に垂直な縦向き基準板と、を含み、前記横向き基準板は、前記基板キャリアのＸ方向に沿って配置され、前記光学式検出ユニットがＸ方向に沿って移動するときに生じる前記基板の前記光学式検出ユニットからのＹ方向における位置ズレを較正するのに用いられ、前記縦向き基準板は、前記基板キャリアのＹ方向に沿って配置され、前記基板キャリアがＹ方向に沿って移動するときに生じる前記基板の前記光学式検出ユニットからのＸ方向における位置ズレを較正するのに用いられる。
好ましくは、前記基板キャリア及び前記光学式検出プラットフォームフレームが載置される支持台を更に備える。
好ましくは、前記支持台は、下から上にかけて振動ダンパ及び大理石製プラットフォームを含む。
好ましくは、前記光学式検出ユニットは、更に、露光を経て前記基板に形成されたパターンの線幅、オーバーレイズレ、マーク位置ズレ、及び／又は、フォトレジスト厚を検出するのに用いられる。
本発明は、更に、光学式測定方法であって、光学式検出スライダが光学式検出プラットフォームフレームに沿って移動する方向をX方向と定義し、水平面内においてX方向と垂直な方向をY方向と定義し、鉛直方向をZ方向と定義することにより、X,Y,Z方向から成る三次元座標系が設定されており、
検出マークを有する基板を用意して基板キャリアに載置すること、
検出マークｉがマーク位置測定モジュールの下に位置するように前記基板キャリアを制御してＹ方向に沿って移動させると共に光学式検出ユニットを制御してＸ方向に沿って移動させ、前記マーク位置測定モジュールは、前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ(dxi_align, dyi_align)を測定すること、
基板キャリアＹ方向測定部により、前記基板キャリアのＹ方向における変位Yi、前記基板キャリアのＺＹ平面内における回転量Rzy_wsi、及び、前記基板のＸ軸周りの傾きRx_wsiを測定し、基板キャリアＸ方向測定部により、前記基板キャリアが位置Yiに移動したときの前記基板キャリアのＸ方向におけるオフセットX_wsiを測定し、そして、前記基板キャリアが前記位置Yiに移動したときに引き起こされるアライメントズレ(dxi_align1, dyi_align1)であって、前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxi_align1, dyi_align1)を、前記基板キャリアが前記位置Yiに移動したときの前記基板キャリアのＸ方向における前記オフセットX_wsi、ＺＹ平面内における前記基板キャリアの回転量Rzy_wsi、及び、前記基板のＸ軸周りの傾きRx_wsiに従って算出すること、
光学式検出ユニットＸ方向測定部によって前記光学式検出ユニットのＸ方向における変位Xiを測定し、光学式検出スライダＸ方向測定部によって前記光学式検出スライダのＸ方向における変位X’iと前記光学式検出スライダのＺＸ平面内における回転量Rzx_omiを測定し、光学式検出ユニットＹ方向測定部によって前記光学式検出ユニットが位置Xiに移動したときの前記光学式検出プラットフォームフレームに対する前記光学式検出ユニットのY方向におけるオフセットY_omi、及び、前記光学式検出ユニットのX軸周りの傾きRx_omiを測定し、前記光学式検出ユニットのＸ方向の前記変位Xiと前記光学式検出スライダのＸ方向の前記変位X’iに従って、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiに移動したときの前記光学式検出ユニットのＹ軸周りの傾きRy_omiを算出し、その後、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxi_align2, dyi_align2)を、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiに移動したときの前記光学式検出ユニットのＺＸ平面内における回転量Rzx_omiと、Ｙ軸周りの傾きRy_omiと、前記光学式検出プラットフォームフレームに対する前記光学式検出ユニットのY方向におけるオフセットY_omiと、X軸周りの傾きRx_omiと、に従って算出すること、
前記基板キャリアが前記位置Yiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxi_align1, dyi_align1)と、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ (dxi_align2, dyi_align2)と、に従って、前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxi_align, dyi_align)を補正すること、
を含む、
測定方法を提供する。
好ましくは、前記基板キャリアが前記位置Yiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxi_align1, dyi_align1)は、以下の式によって算出される。
2019529930.tif 000003
2019529930.tif 000004
ここで、A_wsは、前記基板キャリアＸ方向測定部によって前記基板キャリアに投影された測定点の中心の、前記基板キャリアの回転中心からのY方向におけるズレであり、
B_wsは、前記基板キャリアＹ方向測定部によって前記基板キャリアに投影された測定点の中心の、前記基板キャリアの前記回転中心からのＸ方向におけるズレであり、そして、
H_wsは、前記基板キャリアＹ方向測定部によって前記基板キャリアに投影された測定点の中心から、前記マーク位置測定モジュールの最適焦点面までのZ方向における距離である。
好ましくは、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ (dxi_align2, dyi_align2)は、以下の式に従って算出される。
2019529930.tif 000005
2019529930.tif 000006
ここで、A_omは、前記光学式検出ユニットＸ方向測定部により前記光学式検出ユニットに投影された測定点の中心の、前記光学式検出ユニットの回転中心からのY方向におけるズレであり、
B_omは、前記光学式検出ユニットＹ方向測定部によって前記光学式検出ユニットに投影された測定点の中心の、前記光学式検出ユニットの前記回転中心からのX方向におけるズレであり、
H_omは、前記光学式検出ユニットＸ方向測定部によって前記光学式検出ユニットに投影された前記測定点の前記中心の、前記マーク位置測定モジュールの前記最適焦点面までのZ方向における距離であり、そして、
H'_omは、前記光学式検出スライダＸ方向測定部によって前記光学式検出スライダに投影された測定点の中心の、前記マーク位置測定モジュールの前記最適焦点面までのZ方向における距離である。
好ましくは、前記基板キャリアの位置と前記光学式検出ユニットの位置を較正することを更に含み、較正することは、具体的には、
前記基板キャリアの基準板の較正マークｊが前記マーク位置測定モジュールの下に位置するように前記基板キャリアを制御してＹ方向に沿って移動させると共に前記光学式検出ユニットを制御してＸ方向に沿って移動させ、前記マーク位置測定モジュールによって前記較正マークｊの位置を測定し、前記マーク位置測定モジュールの前記中心からの前記較正マークｊのアライメントズレ(dxj_align, dyj_align)を計算することにより、前記基板キャリアの前記基準板の前記較正マークを測定すること、
前記基板キャリアＹ方向測定部により、前記基板キャリアのＹ方向における変位Yj、前記基板キャリアのＺＹ平面内における回転量Rzy_wsj、及び、前記基板キャリアのＸ軸周りの傾きRx_wsjを測定し、前記基板キャリアＸ方向測定部により、前記基板キャリアが位置Yjに移動したときの前記基板キャリアのX方向におけるオフセットX_wsjを測定し、次に、前記基板キャリアが前記位置Yjに移動したときの前記基板キャリアのX方向におけるオフセットX_wsjと、前記基板キャリアのＺＹ平面内における前記回転量Rzy_wsjと、前記基板キャリアのＸ軸周りの前記傾きRx_wsjと、に従って、前記基板キャリアが前記位置Yjに移動したときに引き起こされるアライメントズレ(dxj_align1, dyj_align1)であって、前記較正マークｊの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxj_align1, dyj_align1)を算出すること、
前記光学式検出ユニットＸ方向測定部により、前記光学式検出ユニットのX方向における変位Xjを測定し、前記光学式検出スライダＸ方向測定部により、前記光学式検出スライダのＸ方向における変位Ｘ'ｊと、前記光学式検出スライダのＺＸ平面内における回転量Rzx_omjを測定し、前記光学式検出ユニットＹ方向測定部により、前記光学式検出ユニットが前記位置Xjに移動したときの前記光学式検出プラットフォームフレームに対する前記光学式検出ユニットのY方向におけるオフセットY_omjと、前記光学式検出ユニットのX軸周りの傾きRx_omjを測定し、前記光学式検出ユニットのX方向における変位Xjと前記光学式検出スライダのＸ方向における変位Ｘ'ｊに従って、前記光学式検出ユニットが前記位置Ｘｊに移動したときの前記光学式検出ユニットのＹ軸周りの傾きRy_omjを算出し、その後、前記光学式検出ユニットが前記位置Ｘｊに移動したときの前記光学式検出ユニットのＺＸ平面内における前記回転量Rzx_omjとＹ軸周りの前記傾きRy_omjと、前記光学式検出プラットフォームフレームに対する前記光学式検出ユニットのY方向における前記オフセットY_omjと、X軸周りの前記傾きRx_omjと、に従って、前記光学式検出ユニットが前記位置Xjに移動したときに引き起こされるアライメントズレ(dxj_align2, dyj_align2)であって、前記較正マークｊの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxj_align2, dyj_align2)を算出すること、
前記基板キャリアが前記位置Yjに移動したときに引き起こされる前記較正マークｊの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxj_align1, dyj_align1)と、前記光学式検出ユニットが前記位置Xjに移動したときに引き起こされる前記較正マークｊの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxj_align2, dyj_align2)と、に従って、前記較正マークｊの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxj_align, dyj_align)を補正すること、
上記の工程を繰り返すことにより、すべての前記較正マークの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からの補正されたアライメントズレ(dxj_align, dyj_align)（ただし、j=1, 2, …n）を取得すること、
すべての前記較正マークの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からの補正されたアライメントズレ(dxj_align, dyj_align)（ただし、j=1, 2, …n）を処理することで、前記基板キャリアが前記位置Yiにあるときの前記基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔXiと、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiにあるときの前記基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔYiと、を取得すること、
最後に、前記基板キャリアが前記位置Yiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxi_align1, dyi_align1)を、前記基板キャリアが前記位置Yiにあるときの前記基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔXiを用いて補償し、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ (dxi_align2, dyi_align2)を、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiにあるときの前記基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔYiを用いて補償すること、
を含む。
好ましくは、前記基板キャリアが前記位置Yiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ(dxi_align1, dyi_align1)は、前記基板キャリアが前記位置Yiにあるときの前記基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔXiを用いて以下の式に従って補償される。
2019529930.tif 000007
2019529930.tif 000008
ここで、A_wsは、前記基板キャリアＸ方向測定部によって前記基板キャリアに投影された測定点の中心の、前記基板キャリアの回転中心からのY方向におけるズレであり、
B_wsは、前記基板キャリアＹ方向測定部によって前記基板キャリアに投影された測定点の中心の、前記基板キャリアの前記回転中心からのＸ方向におけるズレであり、そして、
H_wsは、前記基板キャリアＹ方向測定部によって前記基板キャリアに投影された前記測定点の前記中心から、前記マーク位置測定モジュールの最適焦点面までのZ方向における距離である。
好ましくは、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiに移動したときに引き起こされる前記検出マークｉの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からのアライメントズレ (dxi_align2, dyi_align2)は、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiにあるときの前記基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔYiを用いて以下の式に従って補償される。
2019529930.tif 000009
2019529930.tif 000010
ここで、A_omは、前記光学式検出ユニットＸ方向測定部により前記光学式検出ユニットに投影された測定点の中心の、前記光学式検出ユニットの回転中心からのY方向におけるズレであり、
B_omは、前記光学式検出ユニットＹ方向測定部によって前記光学式検出ユニットに投影された測定点の中心の、前記光学式検出ユニットの前記回転中心からのX方向におけるズレであり、
H_omは、前記光学式検出ユニットＸ方向測定部によって前記光学式検出ユニットに投影された前記測定点の前記中心の、前記マーク位置測定モジュールの前記最適焦点面までのZ方向における距離であり、そして、
H'_omは、前記光学式検出スライダＸ方向測定部によって前記光学式検出スライダに投影された測定点の中心の、前記マーク位置測定モジュールの前記最適焦点面までのZ方向における距離である。
好ましくは、前記Ｙ方向と平行なＹ方向基準板が前記基板キャリアに配置されて、前記基板キャリアが前記位置Yiにあるときの前記Ｙ方向基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔXiを測定するのに用いられ、前記Ｘ方向に平行なＸ方向基準板が前記基板キャリアに配置されて、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiにあるときの前記X方向基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔYiを測定するのに用いられる。
好ましくは、すべての前記較正マークの前記マーク位置測定モジュールの前記中心からの補正されたアライメントズレ(dxj_align, dyj_align)（ただし、j=1, 2, …n）が線形補間法を用いて処理されることにより、前記基板キャリアが前記位置Yiにあるときの前記基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔXiと、前記光学式検出ユニットが前記位置Xiにあるときの前記基準板と前記マーク位置測定モジュールの前記中心との間のアライメント誤差ΔYiと、を取得する。
好ましくは、前記マーク位置測定モジュールによって検出マークを検出することは、更に、前記マーク位置測定モジュールから前記検出マークまでの現在の高さ値Z1を測定すること、
前記高さ値Z1と、前記マーク位置測定モジュールの最適焦点面の高さ値Z2と、の間の高さ差ｄZをdZ=Z1-Z2のように算出すること、
そして、前記検出マークが前記マーク位置測定モジュールの前記最適焦点面に位置するように前記マーク位置測定モジュールを制御して距離ｄZだけ垂直に移動させること、を含む。
【発明の効果】
【０００７】
先行技術と比較して、本発明は、以下の有利な効果を達成する。
【０００８】
本発明は、光学式測定装置及び方法を提供する。配置された装置は、光学式検出ユニットと基板キャリアの動作中に光学式検出ユニットと基板キャリアの傾きを測定するのに用いられる。算出と補正は、傾斜データに従って、また、光学式検出モジュール及び基板キャリアの変位及びそれらの位置座標に関連してなし得る。基板のある点を測定している間、この点に関連する測定データは装置と方法を用いて収集され、これによりマーク位置の測定精度が向上し、大型基板の測定に際して大きな誤差が発生するのを防ぐことができる。更に言えば、本発明は、走査方向の基準板と非走査方向の基準板を基板に配置しているので、装置による自動較正が促進され、利便性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、本発明に係る光学式測定装置の模式的な構造図である。
図２は、図１の平面図である。
図３及び図４は、本発明に係る、ズレ測定のために基板に分布するマーク点示す模式図である。
【００１０】
図面における符号の説明
１  支持台
２  光学式検出プラットフォームフレーム
２１、２２  フレームY方向干渉測定システム
３  光学式検出スライダ
４  鉛直動作機構制御部
５  光学式検出モジュール
５１  モジュールX方向干渉計制御測定システム
５２  スライダX方向干渉計制御測定システム
５３  モジュールY方向干渉計制御測定システム
５ａ  位置粗測定センサ
５ｂ  精密位置線幅測定用の第１センサ
５ｃ  精密位置線幅測定用の第２センサ
５ｄ  フォトレジスト厚測定センサ
５ｅ  第１高さ測定センサ
５ｆ  第２高さ測定センサ
６  基板キャリア
６１  基板キャリア用のX方向干渉計制御測定システム
６２  基板キャリア用のY方向干渉計制御測定システム
７  基準板
７１  線幅較正基準板
７２  X方向基準板
７３  Y方向基準板
７４  フォトレジスト厚較正基準板
８  基板温度制御ユニット
９  基板
９１  基板マスク
L1―L30  マーク点接続線
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の目的、特徴および利点をより明確にするために、添付の図面を参照しながら本発明の特定の実施形態を以下に詳細に説明する。
【００１２】
実施の形態１
【００１３】
図１及び図２に示すように、水平方向右方向をＸ方向とし、水平面内でＸ方向と直交する方向をＹ方向とし、鉛直方向上方をＺ方向とすることにより、XYZ方向における３次元座標を設定する。本発明に係る較正可能な測定装置は、較正可能な測定装置全体を支持するための支持台１を含む。支持台は、下から上に向かって、地面と接触する基礎、装置によって実行される測定に対する地面の振動の影響を軽減するための振動ダンパ、およびX方向とＹ方向の駆動機構を配置可能な大理石製プラットフォームによって形成されている。
【００１４】
図２に示すように、支持台１は正方形のプラットフォームであり、基板キャリア６は支持台の中央に配置されている。基板キャリア６は、主に基板９を搬送するのに用いられ、基板９の周囲には基板９の較正用の各種の基準板７が配置されている。基準板７は、基板９をX方向で較正する横向き基準板としてのX方向基準板７２、基板９をY方向で較正する縦向き基準板としてのY方向基準板７３、線幅較正基準板７１、フォトレジストの厚さを較正するためのフォトレジスト厚較正基準板７４を含む。X方向基準板７２及びY方向基準板７３は互いに直交している。線幅較正基準板７１及びフォトレジスト厚較正基準板７４は、それぞれX方向基準板７２の両端に配置されている。
【００１５】
X方向基準板７２とY方向基準板７３の両方には周期的に分布するキャリブレーションマークが設計されて設けられており、位置ずれを補正するために使用される。線幅較正基準板７１は、精密位置線幅測定用の第２センサ５ｃを用いて測定した線幅に対して、精密位置線幅測定用の第１センサ５ｂを用いて測定した線幅のずれを校正するためのものであり、線幅の測定精度を確保する。
【００１６】
支持台１の上方において、光学式検出プラットフォームフレーム２が基板キャリア６の上方に配置されている。光学式検出プラットフォームフレーム２はガントリーであり、基板キャリア６の一方の側から一定の高さまでZ方向上方に延び、基板キャリア６の他方の側に向かってＸ方向で延び、そして、支持台１に向かってZ方向下方に延びている。
【００１７】
光学式検出プラットフォームフレーム２には、光学式検出プラットフォームフレーム２に沿って移動可能な光学式検出スライダ３が配置されている。つまり、光学式検出スライダ３は、光学式検出プラットフォームフレーム２に搭載されて、X方向に移動可能である。光学式検出スライダ３の下には、光学式検出ユニットとしての光学式検出モジュール５が固定されている。光学式検出モジュール５は、パラメータ検出及びマーク位置測定モジュール、具体的には、光学式検出モジュール５の下に配置されたマーク位置測定モジュール、線幅測定モジュール、及びフォトレジスト厚測定モジュールを含む。これらの３つの測定モジュールは、１つの光学式検出モジュール５に統合されている。光学式検出スライダ３により駆動されて光学式検出モジュール５がX方向に沿って移動するとき、前述の３つの測定モジュールの任意の組み合わせが測定のために選択され、又は、３つの測定モジュールが個別に測定のために用いられる。基板９に関するデータの測定中、前述の３つの測定モジュールは同時に同じ位置に対応し、従って分析を容易にし、特に線の線幅とフォトレジスト厚の間の相関関係の分析を容易にする。
【００１８】
光学式検出モジュール５には高さ調整モジュールが配置され、光学式検出モジュール５の片側にある鉛直動作機構制御部４に搭載されている。高さ調整モジュールは光学式検出モジュール５の光学式検出スライダ３に対するＺ方向の動きを制御でき、もって、基板９に対する光学式検出モジュール５の高さを調整する。
【００１９】
具体的には、図１を引き続き参照して、光学式検出モジュール５の下面にあるパラメータ検出及びマーク位置測定モジュールは、以下のように構成されている：
基板９の基板キャリア６からのずれを測定することにより基板９の基板マーク９１が精密位置線幅測定用の第１センサ５ｂ及び精密位置線幅測定用の第２センサ５ｃの視野内に入るようにするための位置粗測定センサ５ａ；
基板マーク９１のずれ、フォトレジスト線の限界寸法（critical dimension）までの線幅、オーバーレイズレを測定するために使用される精密位置線幅測定用の第１センサ５ｂ；
基板マーク９１の位置ずれ、フォトレジスト線の限界寸法までの線幅、オーバーレイズレを測定するために使用される精密位置線幅測定用の第２センサ５ｃ；なお、精密位置線幅測定用の第２センサ５ｃと、精密位置線幅測定用の第１センサ５ｂは、対称的に配置されている。精密位置線幅測定用の第２センサ５ｃは、精密位置線幅測定用の第１センサ５ｂと比較して小さい視野を有することにより、より微細なフォトレジスト線の限界寸法までの線幅を測定できる。
基板９又は基準板７或いはシリコンウエハのフォトレジストの厚みを測定するために用いられるフォトレジスト厚測定センサ５ｄ；
精密位置線幅測定用の第１センサ５ｂと精密位置線幅測定用の第２センサ５ｃの基板９に近い側の端部にそれぞれ対称的に配置され、何れも基板９の上面の高さを測定するために用いられる、第１高さ測定センサ５ｅ及び第２高さ測定センサ５ｆ。
【００２０】
光学式測定装置は、基板キャリア６の位置を測定するための基板キャリア位置測定モジュールも含む。基板キャリア位置測定モジュールは、基板キャリアＹ方向測定部と基板キャリアＸ方向測定部とを含む。基板キャリアＹ方向測定部は、基板キャリアのＹ方向の変位を測定し、基板キャリアＸ方向測定部は、基板キャリアのＹ方向の移動中の基板キャリアのＸ方向のオフセットを測定する。２つの測定部は具体的には以下の通りである；
基板キャリアX方向測定部としての基板キャリア用のX方向干渉計制御測定システム６１であって、基板キャリア６のX方向における動作を制御し、基板キャリア６のX方向における位置X_wsを測定し、XZ平面内における基板キャリア６の回転量Rzx_wsを測定するのに用いられる。
基板キャリアY方向測定部としての基板キャリア用のY方向干渉計制御測定システム６２であって、基板キャリア６のY方向における動作を制御し、基板キャリア６のY方向における位置Y_wsとZY平面内における基板キャリア６の回転量Rzy_ws、そのX軸周りの傾きRx_wsを測定するのに用いられる。
【００２１】
基板キャリア用のX方向干渉計制御測定システム６１及び基板キャリア用のY方向干渉計制御測定システム６２は、基板キャリア６に対してX方向及びY方向にそれぞれ配置されている。これらは何れも干渉計である。
【００２２】
光学式測定装置は、更に、光学式検出モジュール５の位置及び位置ずれを測定するための光学式検出ユニット位置測定モジュールを含む。光学式検出ユニット位置測定モジュールは、光学式検出ユニットX方向測定部、光学式検出スライダX方向測定部、及び、光学式検出ユニットY方向測定部を含み、具体的には以下の通りである。
光学式検出ユニットX方向測定部としてのモジュールX方向干渉計制御測定システム５１は、光学式検出モジュール５に配置され、光学式検出モジュール５のX方向における変位X_omを測定し、光学式検出モジュール５のX方向における動作を制御するのに用いられる。モジュールX方向干渉計制御測定システム５１及びスライダX方向干渉計制御測定システム５２は互いに接続されており、２つのシステムによって測定されたデータに対するパラメータ処理によって、光学式検出モジュール５の傾きRy_omを取得し得る。
光学式検出スライダX方向測定部としてのスライダX方向干渉計制御測定システム５２は、光学式検出スライダ３に配置されており、XZ平面内における光学式検出モジュール５の回転量Rzx_omを測定するのに用いられる。
光学式検出ユニットY方向測定部としてのモジュールY方向干渉計制御測定システム５３は、光学式検出モジュール５に配置されており、光学式検出モジュール５の光学式検出プラットフォームフレーム２に対する変位Y_om及びその傾きRx_omを測定するのに用いられる。光学式検出ユニットX方向測定部と光学式検出スライダX方向測定部は何れも干渉計であり、光学式検出ユニットY方向測定部はレーザ変位計である。
【００２３】
本発明では、更に、基板温度制御ユニット８が基板キャリア６に設けられており、基板温度制御ユニット８は恒温システムであって基板９の下側に配置されている。基板９が基板キャリア６に搭載されると、基板温度制御ユニットが基板９を急速に目標温度に到達させ得るので、検査前に基板９が目標温度に到達するまでの待ち時間を短縮し、もって、生産効率が改善される。
【００２４】
更に、本発明によれば、較正可能な測定装置において、上記説明におけるデータ検出モジュールやユニット、システムは何れも制御システムのパラメータ処理ユニットに接続されている。パラメータ処理ユニットは検出されたデータを処理し、処理が完了したら結果を対応する位置制御システムにフィードバックする。例えば、パラメータ処理ユニットは、結果を鉛直動作機構制御部４やモジュールX方向干渉計制御測定システム５１、スライダX方向干渉計制御測定システム５２、モジュールY方向干渉計制御測定システム５３、基板キャリア用のX方向干渉計制御測定システム６１、基板キャリア用のY方向干渉計制御測定システム６２にフィードバックすることにより、対応する部分が対応する動作をするようにそれぞれ制御する。
【００２５】
本発明において、補正モジュールが更に配置されている。基板キャリア６や光学式検出ユニットの動作に起因する基板マーク９１の位置の測定ずれは、基板キャリア６の位置及び光学式検出ユニットの位置に従って取得し得、マーク位置測定モジュールによって測定される基板マーク９１の位置が補正される。
【００２６】
本発明において、光学式検出プラットフォームフレーム２は作動中に変形するので、光学式検出スライダ３は、移動中、Y方向及びZ方向の何れにおいても移動ずれを生じやすい。この状況が発生するのを回避し、これらの移動ずれを補償すべく、位置測定装置は、また、光学式検出プラットフォームフレーム２に位置して光学式検出プラットフォームフレームの変形量を測定するのに用いられるフレーム測定ユニットを含む。フレーム測定ユニットは、具体的には、基板キャリア６に関して対称的に配置されたフレームY方向干渉計測定システム２１及び２２を含む。基板キャリア６がY方向に移動したとき、フレームY方向干渉計測定システム２１及び２２は、光学式検出プラットフォームフレーム２の変形量Yrefと、その回転変形量Rzrefを測定し得る。基板キャリア用のX方向干渉計制御測定システム６１、及び、基板キャリア用のY方向干渉計制御測定システム６２は、測定されたデータに従って基板キャリア６の位置を補正及びアライメントすることで、補正機能を実行する。
【００２７】
本発明は、更に、上述した較正可能な測定装置を用いた測定方法を提供する。光学式検出プラットフォームフレーム２において光学式検出モジュール５が基板９の点に対応する位置に移動したとき、基板９、基板キャリア６、光学式検出スライダ３、及び、光学式検出モジュール５の位置、及び、移動中の光学式検出モジュール５の傾きが位置測定装置を用いて測定される。点に関する表示されたデータは、傾きに従って補正される。方法は、具体的には、以下のステップを含む。
【００２８】
基板マーク９１を有する基板９を用意して基板キャリア６に載置する。
【００２９】
検出マークｉの何れかがマーク位置測定モジュールの下に位置するように基板キャリア６を制御してＹ方向に沿って移動させると共に光学式検出ユニットとしての光学式検出モジュール５を制御してＸ方向に沿って移動させる。マーク位置測定モジュールは、検出マークｉの位置を測定し、検出マークｉのマーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ(dxi_align, dyi_align)を算出する。
【００３０】
基板キャリアＹ方向測定部としての基板キャリア用のY方向干渉計制御測定システム６２が、基板キャリア６のＹ方向における変位Yi、基板キャリアのＺＹ平面内における回転量Rzy_wsi、及び、そのＸ軸周りの傾きRx_wsiを測定する。基板キャリアＸ方向測定部としての基板キャリア用のX方向干渉計制御測定システム６１が、基板キャリア６が位置Yiに移動したときの基板キャリア６のＸ方向におけるオフセットX_wsiを測定し、そして、基板キャリア６が位置Yiに移動したときに引き起こされるアライメントズレ(dxi_align1, dyi_align1)を、基板キャリア６が位置Yiに移動したときの基板キャリア６のＸ方向におけるオフセットX_wsi、ＺＹ平面内における基板キャリアの回転量Rzy_wsi、及び、そのＸ軸周りの傾きRx_wsiに従って算出する。
【００３１】
光学式検出ユニットＸ方向測定部としてのモジュールX方向干渉計制御測定システム５１が、光学式検出ユニットのＸ方向における変位Xiを測定する。光学式検出スライダＸ方向測定部としてのスライダX方向干渉計制御測定システム５２が、光学式検出スライダのＸ方向における変位X’iと光学式検出スライダのＺＸ平面内における回転量Rzx_omiを測定する。光学式検出ユニットＹ方向測定部としてのモジュールY方向干渉計制御測定システム５３が、光学式検出ユニットとしての光学式検出モジュール５が位置Xiに移動したときの光学式検出プラットフォームフレーム２に対する光学式検出ユニットのY方向におけるオフセットY_omi、及び、そのX軸周りの傾きRx_omiを測定する。光学式検出ユニットのＸ方向の変位Xiと光学式検出スライダのＸ方向の変位X’iに従って、光学式検出ユニットが位置Xiに移動したときの光学式検出ユニットのＹ軸周りの傾きRy_omiを算出する。その後、光学式検出ユニットが位置Xiに移動したときに引き起こされる検出マークｉのマーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ(dxi_align2, dyi_align2)を、光学式検出ユニットが位置Xiに移動したときの光学式検出ユニットのＺＸ平面内における回転量Rzx_omiと、Ｙ軸周りの傾きRy_omiと、光学式検出プラットフォームフレーム２に対する光学式検出ユニットのY方向におけるオフセットY_omiと、X軸周りの傾きRx_omiと、に従って算出する。
【００３２】
基板キャリア６が位置Yiに移動したときに引き起こされる検出マークｉのマーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ(dxi_align1, dyi_align1)と、光学式検出ユニットが位置Xiに移動したときに引き起こされる検出マークｉのマーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ (dxi_align2, dyi_align2)と、に従って、検出マークｉのマーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ(dxi_align, dyi_align)を補正する。
【００３３】
基板キャリア６が位置Yiに移動したときに引き起こされる検出マークｉのマーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ(dxi_align1, dyi_align1)を算出するステップは、具体的には以下の通りである。
2019529930.tif 000011
2019529930.tif 000012
【００３４】
ここで、A_wsは、基板キャリアＸ方向測定部としての基板キャリア用のX方向干渉計制御測定システム６１によって基板キャリア６に投影された測定点の中心の、基板キャリアの回転中心からのY方向におけるズレである。
B_wsは、基板キャリア用のY方向干渉計制御測定システム６２によって基板キャリア６に投影された測定点の中心の、基板キャリア６の回転中心からのＸ方向におけるズレである。
H_wsは、基板キャリアＹ方向測定部としての基板キャリア用のY方向干渉計制御測定システム６２によって基板キャリア６に投影された測定点の中心から、マーク位置測定モジュールの最適焦点面までのZ方向における距離である。
【００３５】
光学式検出ユニットが位置Xiに移動したときに引き起こされる検出マークｉのマーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ (dxi_align2, dyi_align2) を算出するステップは、具体的には以下の通りである。
2019529930.tif 000013
2019529930.tif 000014
【００３６】
ここで、A_omは、光学式検出ユニットＸ方向測定部としてのモジュールX方向干渉計制御測定システム５１により光学式検出ユニットに投影された測定点の中心の、光学式検出ユニットの回転中心からのY方向におけるズレである。
B_omは、光学式検出ユニットＹ方向測定部としてのモジュールY方向干渉計制御測定システム５３によって光学式検出ユニットに投影された測定点の中心の、光学式検出ユニットの回転中心からのX方向におけるズレである。
H_omは、光学式検出ユニットＸ方向測定部としてのモジュールX方向干渉計制御測定システム５１によって光学式検出ユニットに投影された測定点の中心の、マーク位置測定モジュールの最適焦点面までのZ方向における距離である。
H'_omは、光学式検出スライダＸ方向測定部としてのスライダX方向干渉計制御測定システム５２によって光学式検出スライダ３に投影された測定点の中心の、マーク位置測定モジュールの最適焦点面までのZ方向における距離である。
【００３７】
好ましくは、測定方法は、更に、基板キャリアの位置と光学式検出ユニットの位置を較正することを含み、具体的には以下のステップを含む。
【００３８】
基板キャリアの基準板７の較正マークを測定する。第１に、基準板７の較正マークｊの何れかがマーク位置測定モジュールの下に位置するように基板キャリア６を制御してＹ方向に沿って移動させると共に光学式検出ユニットを制御してＸ方向に沿って移動させる。マーク位置測定モジュールが較正マークｊの位置を測定し、マーク位置測定モジュールの中心からの較正マークｊのアライメントズレ(dxj_align, dyj_align)を計算する。
【００３９】
基板キャリア用のY方向干渉計制御測定システム６２が、基板キャリア６のＹ方向における変位Yj、そのＺＹ平面内における回転量Rzy_wsj、及び、そのＸ軸周りの傾きRx_wsjを測定する。基板キャリア用のX方向干渉計制御測定システム６１が、基板キャリア６が位置Yjに移動したときの基板キャリアのX方向におけるオフセットX_wsjを測定し、次に、基板キャリア６が位置Yjに移動したときの基板キャリア６のX方向におけるオフセットX_wsjと、そのＺＹ平面内における回転量Rzy_wsjと、そのＸ軸周りの傾きRx_wsjと、に従って、基板キャリア６が位置Yjに移動したときに引き起こされるアライメントズレ(dxj_align1, dyj_align1)であって、較正マークｊのマーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ(dxj_align1, dyj_align1)を算出する。
【００４０】
モジュールX方向干渉計制御測定システム５１が、光学式検出ユニットのX方向における変位Xjを測定する。スライダX方向干渉計制御測定システム５２が、光学式検出スライダ３のＸ方向における変位Ｘ'ｊと、そのＺＸ平面内における回転量Rzx_omjを測定する。モジュールY方向干渉計制御測定システム５３が、光学式検出ユニットが位置Xjに移動したときの光学式検出プラットフォームフレーム２に対する光学式検出ユニットのY方向におけるオフセットY_omjと、そのX軸周りの傾きRx_omjを測定する。光学式検出ユニットのX方向における変位Xjと光学式検出スライダ３のＸ方向における変位Ｘ'ｊに従って、光学式検出ユニットが位置Ｘｊに移動したときの光学式検出ユニットのＹ軸周りの傾きRy_omjを算出する。その後、光学式検出ユニットが位置Ｘｊに移動したときの光学式検出ユニットのＺＸ平面内における回転量Rzx_omjとＹ軸周りの傾きRy_omjと、光学式検出プラットフォームフレーム２に対する光学式検出ユニットのY方向におけるオフセットY_omjと、X軸周りの傾きRx_omjと、に従って、光学式検出ユニットが位置Xjに移動したときに引き起こされるアライメントズレ(dxj_align2, dyj_align2)であって、較正マークｊのマーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ(dxj_align2, dyj_align2)を算出する。
【００４１】
基板キャリア６が位置Yjに移動したときに引き起こされる較正マークｊのマーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ(dxj_align1, dyj_align1)と、光学式検出ユニットが位置Xjに移動したときに引き起こされる較正マークｊのマーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ(dxj_align2, dyj_align2)と、に従って、較正マークｊのマーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ(dxj_align, dyj_align)を補正する。
【００４２】
上記の工程を繰り返すことにより、すべての較正マークのマーク位置測定モジュールの中心からの補正されたアライメントズレ(dxj_align, dyj_align)（ただし、j=1, 2, …n）を取得する。
【００４３】
すべての較正マークのマーク位置測定モジュールの中心からの補正されたアライメントズレ(dxj_align, dyj_align)（ただし、j=1, 2, …n）を処理することで、基板キャリア６が位置Yiにあるときの基準板７とマーク位置測定モジュールの中心との間のアライメント誤差ΔXiと、光学式検出ユニットが位置Xiにあるときの基準板７とマーク位置測定モジュールの中心との間のアライメント誤差ΔYiと、を取得する。
【００４４】
最後に、基板キャリア６が位置Yiに移動したときに引き起こされる検出マークｉのマーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ(dxi_align1, dyi_align1)を、基板キャリア６が位置Yiにあるときの基板９とマーク位置測定モジュールの中心との間のアライメント誤差ΔXiを用いて補償し、光学式検出ユニットが位置Xiに移動したときに引き起こされる検出マークｉのマーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ (dxi_align2, dyi_align2)を、光学式検出ユニットが位置Xiにあるときの基板９とマーク位置測定モジュールの中心との間のアライメント誤差ΔYiを用いて補償する。
【００４５】
基板キャリア６が位置Yiに移動したときに引き起こされる検出マークｉのマーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ(dxi_align1, dyi_align1)を、基板キャリア６が位置Yiにあるときの基板９とマーク位置測定モジュールの中心との間のアライメント誤差ΔXiを用いて補償するステップは、具体的には以下の通りである。
2019529930.tif 000015
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【００４６】
ここで、A_wsは、基板キャリア用のX方向干渉計制御測定システム６１によって基板キャリア６に投影された測定点の中心の、基板キャリア６の回転中心からのY方向におけるズレである；
B_wsは、基板キャリア用のY方向干渉計制御測定システム６２によって基板キャリア６に投影された測定点の中心の、基板キャリア６の回転中心からのＸ方向におけるズレである；
H_wsは、基板キャリア用のY方向干渉計制御測定システム６２によって基板キャリア６に投影された測定点の中心から、マーク位置測定モジュールの最適焦点面までのZ方向における距離である。
【００４７】
光学式検出ユニットが位置Xiに移動したときに引き起こされる検出マークｉのマーク位置測定モジュールの中心からのアライメントズレ (dxi_align2, dyi_align2)を、光学式検出ユニットが位置Xiにあるときの基板とマーク位置測定モジュールの中心との間のアライメント誤差ΔYiを用いて補償するステップは、具体的には以下の通りである。
2019529930.tif 000017
2019529930.tif 000018
【００４８】
ここで、A_omは、モジュールX方向干渉計制御測定システム５１により光学式検出ユニットに投影された測定点の中心の、光学式検出ユニットの回転中心からのY方向におけるズレである。
B_omは、モジュールY方向干渉計制御測定システム５３によって光学式検出ユニットに投影された測定点の中心の、光学式検出ユニットの回転中心からのX方向におけるズレである。
H_omは、モジュールX方向干渉計制御測定システム５１によって光学式検出ユニットに投影された測定点の中心の、マーク位置測定モジュールの最適焦点面までのZ方向における距離である。
H'_omは、スライダX方向干渉計制御測定システム５２によって光学式検出スライダ３に投影された測定点の中心の、マーク位置測定モジュールの最適焦点面までのZ方向における距離である。
【００４９】
好ましくは、Y方向基準板７３は、基板キャリア６が位置YiにあるときのY方向基準板７３とマーク位置測定モジュールの中心との間のアライメント誤差ΔXiを測定するのに用いられる。X方向基準板７２は、光学式検出ユニットが位置XiにあるときのX方向基準板７２とマーク位置測定モジュールの中心との間のアライメント誤差ΔYiを測定するのに用いられる。
【００５０】
好ましくは、すべての較正マークのマーク位置測定モジュールの中心からの補正されたアライメントズレ(dxj_align, dyj_align)（ただし、j=1, 2, …n）が線形補間法を用いて処理されることにより、基板キャリア６が位置Yiにあるときの基準板７とマーク位置測定モジュールの中心との間のアライメント誤差ΔXiと、光学式検出ユニットが位置Xiにあるときの基準板７とマーク位置測定モジュールの中心との間のアライメント誤差ΔYiと、を取得する。
【００５１】
好ましくは、マーク位置測定モジュールによってマークを検出するステップは、更に、
マーク位置測定モジュールからマークまでのこの場合の高さ値Z1を測定すること、
高さ値Z1と、マーク位置測定モジュールの最適焦点面の高さ値Z2と、の間の高さ差をdZ=Z1-Z2算出すること、そして、
マークがマーク位置測定モジュールの最適焦点面に位置するようにマーク位置測定モジュールを制御して距離ｄZだけ垂直に移動させること、
を含む。
【００５２】
好ましくは、表１は、上述したステップにより形成される。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
すべての検出マーク点の間の接続線の長さ、測定後に得られたズレ、接続線の補正された長さが出力されて、以下のように表２を形成する。
【００５５】
【表２】
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【００５６】
このように、上述したステップによって、基板キャリアの位置と光学式測定ユニットの位置が補正された。補正されたデータはリソグラフィ装置にフィードバックし得る。フォトリソグラフィのためのアライメントの際に、データに従って対応する調整がなし得る。
【００５７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。明らかに、当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、本発明に対して様々な修正および変更を加えることができる。したがって、本発明に対するそのような修正形態および変形形態が添付の特許請求の範囲および同等の技術の範囲内にある場合、本発明はそのような修正形態および変形形態も含むものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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